专利名称：具有多个上游端口的usb集线器及使用该集线器的电脑系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种USB集线器，特别涉及一种具有多个上游端口并可在不同主机间切换的USB集线器及使用该USB集线器的电脑系统。
自从IBM公司发展出PC XT及PC AT的个人电脑的后，和IBM PC兼容的个人电脑即被全世界普遍使用。在这期间，因为半导体技术的进步，使个人电脑的功能越来越强，同时可用的设备也越来越多，例如图形化的作业系统的普及，鼠标已是必备的设备，为了将数据印出，打印机几乎也是必备的，互联网的发达，在家中的使用者都需使用调制解调器来连接网路，而为了避免电脑死机使工作成果付诸流水，需要准备大容量的备份装置定时备份数据。如果想将图形存入电脑，扫描仪亦是普遍被使用的设备。
以上所提及的设备在个人电脑发展出来的后，陆续发展出来，直到目前，已是非常普遍，甚至是必备的设备。但是因为每一种设备发展的目的不同，所处的环境亦不同，所以在设计时，按照不同的考虑而使用不同的界面。到了现在，一部个人电脑若要使用前面所提的各项设备，电脑后面的连线将是非常可观的，因为几乎每种设备都使用不同的界面，有些界面目前已是个人电脑的标准配置，如连接鼠标的RS232串行接口，或是连接打印机的并行接口。但是有些界面则需另外安装界面卡，例如连接大容量备份装置大都使用SCSI(小计算机系统界面)界面，SCSI界面即需另外安装界面卡。有些设备更是使用专有的界面，如有些扫描仪即是使用特殊的专有界面，必需安装专属的界面卡才可使用。因此在个人电脑中，必需提供许多插槽以供安装各种界面卡，在完成整个系统的连线的后，电脑后面的连线亦是十分可观，并且凌乱无比。
由于上述的情况，发展出通用串行总线(以下简称USB)界面的规格，其为一新兴起的传输协定，USB意图将外设至主机系统的传输方式统一化，使得未来外设与主机的连接方式都通过USB，以方便使用者连接各外设与主机系统。
USB希望各种设备都可使用统一的界面来连接，可简化系统的安装，并且电脑内部亦不需要预留太多的空间来安装各种特殊的界面卡，另外USB界面亦有随插即用的功能，即个人电脑可以自动检测所连接的设备，并安装相关的驱动程序供使用者使用。此外，USB界面的规格，具有线上即插即用的功能，可以在电脑运作当中，将设备连接上去，电脑主机皆可以自动检测并安装相关的程序，无需经过关机再重新开机的步骤，随即可让使用者使用新连上的外部设备。同样地，在外部设备移除时，电脑主机亦可自动检测并将相关的程序删除，以免使用者执行相关程序而产生错误。
一般来说，一个USB系统只能有一个主控器，其他所有外部装置都是附属装置，通常个人电脑(PC)中的USB主机控制器是唯一的主控器，并控制所有数据的传输。主机控制器使用表征及指令，USB定义为“请求”来控制主控器(PC)与附属装置的间数据的接收与传送。
USB集线器界于USB主机控制器与外部装置(USB装置)的间的星形拓扑(star topology)中，用于扩展外部的关键组件，所有的USB装置或节点，例如键盘、鼠标、打印机…等都必须接在集线器的下游端口或是被集合在集线器中。通常集线器有一上游端口(upstream port)，并接至上一层集线器或主机控制器的根节点集线器(root Hub)，另有一个以上(含一个)的下游端口用于扩充USB的装置节点。
集线器提供两个主要的功能，一是中继器(Repeater)用于将主机下传的数据广播至所有功能端口上的USB装置，然后将USB装置上传的数据重复于上游端口送至主机；另一是连接与断开的检测集线器必须对USB装置的热拔插做检测，并报告给主机以达到主机热即插即用的功能。
参照
图1和图2，其分别显示一种已知电脑系统的连接示意图。
如图1和图2所示，所有的USB装置14a～14n分别连接在对应的集线器12a～12f的下游端口16a～16n或是被集合在集线器(如图2的组合元件20)中。集线器12a～12f分别拥有一上游端口18a～18f，并分别连接至上一层集线器或USB主机控制器10或电脑主机的根节点集线器11。
由图1和图2可知，由于个人电脑中的USB主机控制器控制所有USB装置与个人电脑的间数据的传输，所以对任一USB装置而言，其只能被唯一的个人电脑使用，当有另一个人电脑欲通过USB总线使用此USB装置时，必须重新将此USB装置插入另一个人电脑的根节点集线器或外部集线器的下游端口，由此个人电脑取得USB装置的控制权方能使用。
为了解决上述问题，目前市面上的解决方法是提供一转换盒，以手动方式来切换USB装置接上被选择的个人电脑，此种解决方案的电脑系统的连接示意图如图3所示，包括个人电脑21与22、转换盒24及USB装置26。举例来说，USB装置26目前是被个人电脑21所使用，假如个人电脑22欲使用USB装置26时，必须以手动方式切换转换盒24上的开关，使USB装置26通过转换盒24连接到个人电脑22，此时个人电脑22即可使用USB装置26。然而，按照图3所示的结构及其切换方法，具有以下的缺点1.人为切换不方便。
2.无法判断切换的适当时机，有可能影响正在使用此USB装置的应用软件功能。
3.必须使用额外的转换盒，成本高。
4.延长电缆和使用过多的插座插头，易产生杂波。
5.违反USB规格，有可能使USB装置至集线器的电缆路径超过5公尺。
6.只能切换使用单一USB装置。
图4所示是一种已知电脑系统的连接示意图，包括个人电脑31与32、数据转换器34及USB装置36a～36c。
图4与图3的最大不同点在于，通过图4的数据转换器34，可一次将连接于数据转换器34上的多台USB装置36a～36c切换给单一个人电脑使用。然而，必须注意的是，当数据转换器34只连接这三台USB装置36a～36c时，个人电脑31与32就分别必须使用三条USB电缆37a～37c与38a～38c来连接到数据转换器34。假如连接数据转换器34的USB装置的数量很多时，此时个人电脑31、32与数据转换器34间的USB电缆的使用数量势必非常可观。
本发明的目的是提出一种具有多个上游端口并可在不同主机间切换的USB集线器。
为实现上述目的，本发明的一方面提供了一种具有多个上游端口并可在不同主机间切换的USB集线器。它包括多个上游端口、多个下游端口、链接路由器、转换控制器与传统USB集线器。这些上游端口分别用于提供实际连接至不同的电脑主机中，而所有下游端口分别用于提供实际连接至不同的USB装置中。链接路由器连接至所有上游端口，其中含有指令解码器(74)和多工器(72)，指令解码器用于解码来自个别电脑主机送来的指令，并回应相关的数据给电脑主机，同时送出解码后的结果信号给转换控制器(52)。转换控制器(52)依据此控制信号切换多工器(72)，使其选择指令所指定的上游端口连接至USB集线器(54)的集线器中继器(60)，其中被切换连接至集线器中继器(60)的上游端口是集线器端口，其他未连接者则为装置端口，而集线器端口所接的电脑主机拥有USB集线器的控制权，并控制所有接在USB集线器的下游端口的USB装置数据存取。转换控制器连接所有上游端口与链接路由器，用于依据指令解码的结果信号与手动开关来切换多工器，转换控制器并在多工器切换完成后，发送一开关控制信号至所有上游端口(46a～46n)，此控制信号使上游端口的电阻(64)先开路再闭路，而形成先断开再连接的结构，使连接上游端口的主机分别对新的集线器端口和其他装置端口重新认定，其中只有接在集线器端口的主机认定其下接有集线器并可使用此集线器下的装置，其他接在装置端口的主机认定其下接一单个的USB装置用于传送要求使用集线器的指令至链接路由器(50)。
本发明的另一方面是提出一种电脑系统，包括多台电脑主机、多台USB装置与一USB集线器。上述USB集线器具有数个上游端口与数个下游端口，各上游端口分别连接至各电脑主机中，以及各下游端口分别连接至各USB装置中，且USB集线器用于上传由各USB装置送来的数据及下传由各电脑主机送来的数据。其中，在正常操作下，仅有一台电脑主机具有USB集线器的使用权，代表此电脑主机可控制所有接在USB集线器的下游端口的USB装置数据存取。当有另一台电脑主机送出集线器要求指令给USB集线器，要求使用USB集线器及控制USB集线器下接的USB装置时，USB集线器会进入集线器判断状态，并在适当时机后将其使用权转交给另一台电脑主机，此时另一台电脑主机即具有USB集线器的使用权，并可控制所有接在USB集线器的下游端口的USB装置数据存取，达到不同电脑主机切换使用USB集线器的目的。此外，USB集线器可具有手动切换开关，经由控制此手动切换开关也可达到不同电脑主机切换使用USB集线器的目的。
本发明提出的USB集线器，由於具有多个上游端口且本身具有切换与判断功能，故可依据不同电脑主机的要求与手动切换的选择，在适当时机将其使用权切换给需使用USB集线器的电脑主机，使电脑主机可控制所有接在USB集线器的下游端口的USB装置数据存取，换句话说，本发明依据USB集线器的下游端口的数量多寡，可一次切换使用多个USB装置。因此，本发明可经由电脑软件控制选择切换的电脑主机，并可达到自动切换的功能，且软件可判断目前正被使用的USB装置是否允许切换，避免影响其应用功能。同时，将传统数据转换器的功能与USB集线器集合，可有效节省成本，并且无电缆过长的忧虑，可避免切换造成的杂波。
为让本发明的上述和其他目的、特征、优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图作详细说明。
图1是已知电脑系统的连接示意图；图2是已知的另一种电脑系统的连接示意图；图3也是一种已知电脑系统的连接示意图；图4是又一种已知电脑系统的连接示意图；图5是本发明一较佳实施例的一种使用具有多个上游端口的USB集线器，并可在不同电脑主机间切换的电脑系统的连接示意图；图6是图5所示的具有多上游端口的USB集线器44的详细结构图；图7是图6所示的传统USB集线器54的详细结构图；图8是图6所示的USB集线器44的每一上游端口的详细结构图；图9是图6所示的USB集线器44的链接路由器的详细结构图；图10是图6所示的USB集线器44的转换控制器的详细结构图。
为了有效解决多台个人电脑切换使用多个USB装置所面临的问题，并且由于所有的USB装置都必须经由集线器再往上接至使用此USB装置的个人电脑(PC)，因此本发明利用此一特性，提供一个含有多个上游端口的集线器，并通过内建于此集线器中的转换控制器与个别PC中的控制软件来选择切换何者使用集线器，并控制和使用接上此集线器的USB装置，其相关描述将在下面详细讨论。
参考图5，图5所示是依照本发明一较佳实施例的一种使用具有多个上游端口的USB集线器，并可在不同电脑主机间切换的电脑系统的连接示意图。
本发明电脑系统的组成要件主要包括多台个人电脑40a～40n、多个USB装置42a～42n与一具有多上游端口的USB集线器44，其中任一USB装置42a～42n可以是键盘、鼠标、打印机…等外部装置。USB集线器44具有多个上游端口46a～46n与多个下游端口48a～48n。每一个人电脑40a～40n分别通过其内部的USB主机控制器50a～50n连接至USB集线器44的一上游端口46a～46n，以及每一USB装置42a～42n分别连接至USB集线器44的一下游端口48a～48n，如图5所示。
参考图6，图6是图5所示的具有多上游端口的USB集线器44的详细结构图。
如先前所述，USB集线器44具有多个上游端口46a～46n与多个下游端口48a～48n，其中上游端口46a～46n可被转换控制器52控制其断开/连接的时序，USB集线器44是由一链接路由器50、一转换控制器52与一传统USB集线器54所组成。链接路由器50连接USB集线器44的上游端口46a～46n、转换控制器52与传统USB集线器54。转换控制器52控制上游端口46a～46n的断开、连接时序，且其可经由外部的手动切换来改变其控制状态。
参考图7，，图7是图6所示的传统USB集线器54的详细结构图。
USB集线器54系由一集线器中继器60与一集线器控制器62所组成，且两者相互连接。集线器中继器60的功能为上传由下游端口48a～48n送来的数据，以及下传由链接路由器50(图6)送来的表征、指令及数据。集线器控制器62提供USB集线器54的状态给电脑主机(例如，图5的个人电脑40a)，电脑主机依据USB集线器54的不同状态控制下游端口48a～48n。
参考图8，图8是图6所示的USB集线器44的每一上游端口46a～46n的详细结构图。
在图8中，以上游端口46a为例来说明。USB集线器44的上游端口46a包括一电阻64、一USB收发器66、信号端DP 68与信号端DM 70。电阻64的两端分别连接至一电压源VDD与信号端DP 68，且电阻64接收来自转换控制器52的一ON/OFF控制信号，并依据此ON/OFF控制信号来决定上游端口46a的连接状态，其中ON代表连接而OFF代表断开，电阻64的阻值例如是1.5K欧姆(Ω)及其他合乎USB规格的阻值，电压源VDD的电压值例如是3.3伏特(V)或其他合乎USB规格的电压值。USB收发器66的一端连接至链接路由器50，另一端连接至信号端DP 68与信号端DM 70，用于接收来自链接路由器50(或信号端68、70)的数据信息，并将此数据信息传送至连接端68、70(或链接路由器50)。
换句话说，USB集线器44的每一上游端口46a～46n用于提供实际的连接至不同个人电脑40a～40n的USB主机控制器50a～50n，且每一上游端口46a～46n内含有一连接/断开的装置，由转换控制器52控制不同上游端口46a～46n的连接或断开。而USB集线器44的每一下游端口48a～48n则用于提供实际的连接至USB装置42a～42n，且每一下游端口42a～42n内含有一装置附加/分离检测线路(未示出)，如熟习者所知，用于判断下游端口48a～48n的状态并通知主机控制器作为端口状态的更新。
参考图9，图9是图6所示的本发明USB集线器44的链接路由器50的详细结构图。
链接路由器50包括一多工器(MUX)72与一指令解码74。多工器72连接于上游端口46a～46n与传统USB集线器54间，此N选一的多工器72由转换控制器52的输出控制，被选择到的上游端口46a～46n称为集线器端口，其他则称为装置端口。集线器端口所接的USB主机控制器拥有USB集线器44的控制权，并控制所有接在此USB集线器44的下游端口48a～48n的USB装置42a～42n数据存取。指令解码器74用于解码装置端口和集线器端口从各个人电脑40a～40n的主机控制器50a～50n送来的指令，并回应相关的数据给主机控制器50a～50n，同时，指令解码器74会将解码的结果送至转换控制器52作为控制的部分依据。
参考图10，图10是图6所示的本发明USB集线器44的转换控制器52的详细结构图。
转换控制器52经由其内部的组合逻辑控制器76接收指令解码器74的结果加上手动切换的选择，产生控制多工器72的信号来决定何者是集线器端口，同时输出控制信号至上游端口46a～46n，并在集线器端口、装置端口切换时，对相关的端口做断开/连接的控制。
本发明的实施方法将详细描述如下，并同时参照图5至图10。
在完成电源开启或复位的起始化动作之后，所有的上游端口46a～46n为连接状态。此后，转换控制器52依据手动切换的设定(亦即选择图10的S0～SN其中之一)，控制链接路由器50中的多工器72选择上游端口46a～46n其中的一个为集线器端口(例如上游端口46a)，此集线器端口46a连接的USB主机控制器50a控制经由多工器72连接的USB集线器54，此时USB主机控制器50a所属的个人电脑40a具有USB集线器54的使用权，并控制USB集线器54所连接USB装置48a～48n数据的传输。此外，手动切换是可选择的，当无手动切换时，转换控制器52可预设某一上游端口(例如上游端口46a)为集线器端口，欲使用USB集线器44的个人电脑必须连接至此手动切换设定或预设的上游端口。
当接至集线器端口的USB主机控制器使用USB集线器44时，指令解码器74接收经装置端口送来的指令并回应相关的信息给此装置端口上接的USB主机控制器，使USB主机控制器视指令解码器74为单一的USB装置，并可分辨个别个人电脑送来的指令。若其中的一个个人电脑(例如个人电脑40n)欲使用USB集线器44及控制USB集线器44下接的USB装置48a～48n时，其USB主机控制器50n送出一特别的指令(集线器要求指令HRQ)给指令解码器74，指令解码器74解码个人电脑40n送来的集线器要求指令后进入集线器判断状态(HARB)，并回应此状态给所有的USB主机控制器50a～50n。接着，个人电脑40a判断切换USB集线器44的适当时机后，送出另一特别的指令(集线器确认指令HACK)给指令解码器74，指令解码器74将指令及状态转换成控制信号(HRQ/HACK/HARB)给转换控制器52控制USB集线器44的切换。
当个人电脑40n产生的HRQ指令启动后，当个人电脑40a产生的HACK指令启动时，转换控制器52对上游端口46a与46n做断开动作後，控制多工器72切换至上游端口46n，最后再将上游端口46a与46n做连接动作。经过多工器72切换后重新连接USB主机控制器50a、50n的上游端口46a与46n，达到集线器端口与装置端口互换的目的。同时，个人电脑40n上的USB主机控制器50n取得USB集线器44的所有权，并控制USB集线器44下接的USB装置48a～48n，达到不同个人电脑(40a、40n)切换使用USB集线器44的目的。
对於USB主机控制器的实施步骤叙述如下。USB主机控制器先判断本身是否已控制USB集线器44，若是，则当另一USB主机控制器要求使用USB集线器44时，会使转换控制器52进入判断状态，并通知个人电脑。此时，个人电脑决定是否可被切换，若是允许被切换的话，则送出集线器确认指令HACK通知转换控制器52做切换。反之，若不允许被切换的话，则先将USB集线器44下接的USB装置48a～48n的驱动程序卸载，或对相关的应用软件做必要的处理。
若此一USB主机控制器目前不控制USB集线器44，可在应用软件的控制下决定是否提出USB集线器44的要求，而提出的条件、时间可依使用者设定配合转换控制器52达到自动切换的功能。另外，在送出集线器要求指令HRQ之前，需先判断转换控制器52是否正处于判断状态，以避免要求信号被丢失。
对於转换控制器52的实施步骤叙述如下。转换控制器52内有一计时器(未示出)，用于计时在手动切换指定或预设的上游端口上，是否接上USB主机控制器，若无，则该上游端口无法在计时超过一段时间内收到指令，表示上游端口未接到任何USB主机控制器或USB主机控制器接在非指定的端口上。转换控制器52即进行所有上游端口46a～46n反覆搜寻的动作，若USB主机控制器接在另一上游端口或者中途才被接上，则搜寻动作能正确将其设定为集线器端口(46a)，并使用USB集线器44。在集线器端口使用USB集线器44时，其他装置端口(46n)可经由软件控制自动或由使用者指定由USB主机控制器50n送出集线器要求指令HRQ，经由转换控制器52、USB主机控制器50a与50n的互动而切换USB集线器44的使用权。
上述转换控制器52实行的方法，可以是微控制器或硬件结合控制逻辑，以及指令解码器74实行的方法，可以是微控制器或硬件状态装置。
综上所述，本发明具有以下的优点1.经由软件控制选择切换的个人电脑，并可达到自动切换的功能。
2.软件可判断目前正被使用的USB装置是否允许切换，避免影响其应用功能。
3.将传统数据转换器的功能与USB集线器集合，可有效节省成本。
4.无电缆过长的忧虑，并可避免切换造成的杂波。
5.依据集线器下游端口的数量多寡，可一次切换多个USB装置。
虽然本发明以较佳实施例进行了描述，然其并非用于限定本发明，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，可作各种修改和变形，因此本发明的保护范围应视后附的权利要求范围确定。
权利要求
1.一种具有多个上游端口并可在不同主机间切换的USB集线器，其特征在于，包括多个上游端口，这些上游端口可分别被控制其断开/连接的时序，且各上游端口分别用于提供实际的连接至一不同的电脑主机中；多个下游端口，各下游端口分别用于提供实际的连接至一不同的USB装置中；一链接路由器，连接这些上游端口，该链接路由器用于解码来自各个电脑主机送来的指令，并回应相关的数据给各个电脑主机，同时送出解码后的一结果信号，且该链接路由器接收一控制信号，并依据该控制信号切换该链接路由器的一多工器指向这些上游端口其中的一个；转换控制器，连接这些上游端口与该链接路由器，用于依据该结果信号与/或一手动切换，产生该控制信号来控制各个上游端口的断开/连接状态；以及传统USB集线器，用于上传由这些下游端口送来的数据及下传经由该链接路由器送来的集线器端口数据，并提供其本身的状态给连接该集线器端口的电脑主机，使该电脑主机依据该传统USB集线器的不同状态控制这些下游端口。
2.按权利要求1所述的具有多个上游端口并可在不同主机间切换的USB集线器，其特征在于各个上游端口包括电阻，该电阻的两端分别连接至一电压源与一信号端DP，且该电阻接收来自该转换控制器的控制信号，并依据该控制信号来决定各个上游端口的断开/连接状态；以及USB收发器，该USB收发器的一端连接至该链接路由器，其另一端连接至该信号端DP与一信号端DM，用于与连接该上游端口的电脑主机间上传或下传数据。
3.按权利要求2所述的具有多个上游端口并可在不同主机间切换的USB集线器，其特征在于电阻的阻值包括1.5K欧姆或其他合乎USB规格的阻值。
4.按权利要求2所述的具有多个上游端口并可在不同主机间切换的USB集线器，其特征在于电压源的电压值包括3.3伏特或其他合乎USB规格的电压值。
5.按权利要求1所述的具有多个上游端口并可在不同主机间切换的USB集线器，其特征在于链接路由器包括多工器，连接于这些上游端口与该传统USB集线器之间，该多工器是由该转换控制器的输出控制，指向其中一上游端口并与传统USB集线器相连接，被选择到的该上游端口称为集线器端口，其他则称为装置端口；以及指令解码器，用于解码这些上游端口从各个电脑主机送来的指令，并回应相关的数据给各个电脑主机，同时将解码的结果送至该转换控制器中作为控制的部分依据。
6.按权利要求5所述的具有多个上游端口并可在不同主机间切换的USB集线器，其特征在于指令解码器包括微控制器或其他可解码指令的装置。
7.按权利要求1所述的具有多个上游端口并可在不同主机间切换的USB集线器，其特征在于转换控制器包括一组合逻辑控制器，用于经由该组合逻辑控制器接收来自该链接路由器的结果信号或/与该手动切换的选择，产生该控制信号来决定哪一上游端口是集线器端口，同时输出该控制信号至这些上游端口，并在集线器端口与装置端口切换时，对相关的端口做断开/连接的控制。
8.按权利要求1所述的具有多个上游端口并可在不同主机间切换的USB集线器，其特征在于传统USB集线器包括集线器中继器，用于上传由这些下游端口送来的数据及下传由该链接路由器送来的数据；以及集线器控制器，连接该集线器中继器，该集线器控制器用于提供该传统USB集线器的状态给这些电脑主机，使这些电脑主机依据该传统USB集线器的不同状态控制这些下游端口。
9.按权利要求1所述的具有多个上游端口并可在不同主机间切换的USB集线器，其特征在于各个上游端口内含有一连接/断开的装置，由该转换控制器控制不同的各个上游端口的连接与断开。
10.按权利要求1所述的具有多个上游端口并可在不同主机间切换的USB集线器，其特征在于各个下游端口内含有一附加/分离检测线路，用于判断各个下游端口的状态并通知这些电脑主机作为端口状态的更新。
11.按权利要求1所述的具有多个上游端口并可在不同主机间切换的USB集线器，其特征在于各个电脑主机分别具有一USB主机控制器，连接至各个上游端口中，以通过该USB主机控制器控制该USB集线器。
12.按权利要求1所述的具有多个上游端口并可在不同主机间切换的USB集线器，其特征在于电脑主机包括个人电脑与可控制USB传输协定的任何平台。
13.按权利要求1所述的具有多个上游端口并可在不同主机间切换的USB集线器，其特征在于各个USB装置包括键盘、鼠标、打印机等外部装置其中的一个。
14.按权利要求1所述的具有多个上游端口并可在不同主机间切换的USB集线器，其特征在于转换控制器包括微控制器与其他可产生该控制信号的逻辑。
15.按权利要求1所述的具有多个上游端口并可在不同主机间切换的USB集线器，其特征在于当链接路由器依据该控制信号切换该多工器指向这些上游端口其中的一个时，被切换连接的该上游端口是集线器端口，其他未连接者则为装置端口，而该集线器端口所接的该电脑主机拥有该USB集线器的控制权，并控制所有接在该USB集线器的这些下游端口的这些USB装置数据存取；
16.一种电脑系统，其特征在于，包括多台电脑主机；多台USB装置；以及USB集线器，具有多个上游端口与多个下游端口，各个上游端口分别连接至各个电脑主机中，以及各个下游端口分别连接至各个USB装置中，该USB集线器用于上传由各个USB装置送来的数据及下传由各个电脑主机送来的数据；其中，在正常操作下，仅有一台该电脑主机具有该USB集线器的使用权，代表该电脑主机可控制所有接在该USB集线器的这些下游端口的这些USB装置数据存取，当有另一台该电脑主机送出一集线器要求指令给该USB集线器，要求使用该USB集线器及控制该USB集线器下接的这些USB装置时，该USB集线器会进入一集线器判断状态，并在一适当时机后将其使用权转交给该另一台该电脑主机，此时该另一台该电脑主机即具有该USB集线器的使用权，并可控制所有接在该USB集线器的这些下游端口的这些USB装置数据存取，达到不同该电脑主机切换使用该USB集线器的目的。
17.按权利要求16所述的电脑系统，其特征在于USB集线器可具有一手动切换开关，经由控制该手动切换开关可达到不同该电脑主机切换使用该USB集线器的目的。
18.按权利要求16所述的电脑系统，其特征在于USB集线器包括链接路由器，连接这些上游端口，该链接路由器用于解码来自各个电脑主机送来的指令，并回应相关的数据给各个电脑主机，同时送出解码后的一结果信号，且该链接路由器接收一控制信号，并依据该控制信号切换连接至这些上游端口的一个，其中，被切换连接的该上游端口是集线器端口，其他未连接者则为装置端口，而集线器端口所接的该电脑主机拥有该USB集线器的控制权，并控制所有接在该USB集线器的这些下游端口的这些USB装置数据存取；转换控制器，连接这些上游端口与该链接路由器，用于依据该结果信号与一手动切换，产生该控制信号来控制各个上游端口与该链接路由器的连接状态；以及传统USB集线器，用于上传由这些下游端口送来的数据及下传由该链接路由器送来的数据，并提供其本身的状态给这些电脑主机，使这些电脑主机依据该传统USB集线器的不同状态控制这些下游端口。
19.按权利要求18所述的电脑系统，其特征在于USB集线器的各个上游端口包括电阻，该电阻的两端分别连接至一电压源与一信号端DP，且该电阻接收来自该转换控制器的该控制信号，并依据该控制信号来决定各个上游端口的断开/连接状态；以及USB收发器，该USB收发器的一端连接至该链接路由器，其另一端连接至该信号端DP与一信号端DM，用于与连接该上游端口的电脑主机间上传或下传数据。
20.按权利要求18所述的电脑系统，其特征在于链接路由器包括多工器，连接在这些上游端口与该传统USB集线器之间，该多工器由该转换控制器的输出控制，被选择到的该上游端口称为集线器端口，其他则称为装置端口；以及指令解码器，用于解码这些上游端口从各个电脑主机送来的指令，并回应相关的数据给各个电脑主机，同时将解码的结果送至该转换控制器中作为控制的部分依据。
21.按权利要求20所述的电脑系统，其特征在于指令解码器包括微控制器或其他可解码指令的装置。
22.按权利要求18所述的电脑系统，其特征在于转换控制器包括一组合逻辑控制器，用于经由该组合逻辑控制器接收来自该链接路由器的该结果信号与该手动切换开关的选择，产生该控制信号来决定哪一该上游端口是集线器端口，同时输出该控制信号至这些上游端口，并在集线器端口与装置端口切换时，对相关的端口做断开/连接的控制。
23.按权利要求18所述的电脑系统，其特征在于传统USB集线器包括集线器中继器，用于上传由这些下游端口送来的数据及下传由该链接路由器送来的数据；以及集线器控制器，连接该集线器中继器，该集线器控制器用于提供该传统USB集线器的状态给这些电脑主机，使这些电脑主机依据该传统USB集线器的不同状态控制这些下游端口。
24.按权利要求16所述的电脑系统，其特征在于各个上游端口内含有一连接/断开的装置，由一转换控制器控制不同的各个上游端口的连接与断开。
25.按权利要求16所述的电脑系统，其特征在于各个下游端口内含有一附加/分离检测线路，用于判断各个下游端口的状态并通知这些电脑主机作为端口状态的更新。
26.按权利要求16所述的电脑系统，其特征在于各个电脑主机分别具有一USB主机控制器，连接至各个上游端口中，以通过该USB主机控制器控制该USB集线器。
27.按权利要求16所述的电脑系统，其特征在于电脑主机包括个人电脑与可控制USB传输协定的任何平台。
28.按权利要求16所述的电脑系统，其特征在于各个USB装置包括键盘、鼠标、打印机等外部装置其中的一个。
29.按权利要求18所述的电脑系统，其特征在于转换控制器包括微控制器与其他可产生该控制信号的逻辑。
全文摘要
一种具有多个上游端口并可在不同主机间切换的USB集线器及使用该USB集线器的电脑系统,可依据不同电脑主机的要求或手动切换的选择,在适当时机将其使用权切换给需使用USB集线器的电脑主机,使电脑主机可控制所有接在USB集线器的下游端口的USB装置数据存取。本发明可由电脑软件控制选择切换的电脑主机,并可达到自动切换的功能,软件可判断目前正被使用的USB装置是否允许切换,避免影响其应用功能。可有效节省成本,并且无电缆过长的忧虑。
文档编号G06F15/16GK1380615SQ0111051
公开日2002年11月20日 申请日期2001年4月9日 优先权日2001年4月9日
发明者张良熙 申请人:华邦电子股份有限公司